Космическое световое шоу в центре Млечного Пути: ученые обнаружили активность черной дыры
Сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре нашей галактики, Стрелец A*, демонстрирует настоящее световое шоу, напоминающее космический ночной клуб. Благодаря наблюдениям, проведенным с помощью космического телескопа NASA James Webb, астрофизики получили наиболее детальный и полный вид на этот колоссальный объект.
Исследователи обнаружили, что аккреционный диск — структура из газа и пыли, вращающаяся вокруг черной дыры — испускает постоянные вспышки без периодов затишья. Эти вспышки происходят на разных временных масштабах: от кратковременных всплесков, длящихся всего несколько секунд, до интенсивных извержений, которые могут происходить ежедневно. Кроме того, были зафиксированы более слабые изменения, происходящие в течение месяцев. Эти данные могут стать ключом к пониманию природы черных дыр, их взаимодействия с окружающей средой и эволюции нашей галактики.
Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, возглавил Фархад Юсеф-Заде из Северо-Западного университета в Иллинойсе. Он отметил уникальность наблюдаемой активности: «Мы видели постоянно меняющееся, пульсирующее свечение, и вдруг — бам! Мощная вспышка появлялась из ниоткуда. Затем все снова успокаивалось. Мы не смогли выявить четкого паттерна; каждое наблюдение показывало разную и удивительную активность».
Случайные фейерверки в центре галактики
Для проведения исследования команда использовала камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) телескопа Webb, наблюдая за Стрельцом A* в течение 48 часов, разделенных на интервалы по 8–10 часов на протяжении года. Такой подход позволил ученым с беспрецедентной точностью отследить изменения в активности черной дыры.
Хотя астрономы ожидали обнаружить вспышки, уровень активности превзошел их ожидания. Были зафиксированы взрывы различной интенсивности и продолжительности: от пяти до шести крупных вспышек ежедневно, а также множество более мелких всплесков между ними.
Механизмы вспышек
Точный механизм этих явлений пока не полностью понят, но Юсеф-Заде предполагает, что за ними могут стоять как минимум два различных процесса. Слабые вспышки, вероятно, являются результатом небольших возмущений в аккреционном диске. Турбулентные колебания могут сжимать плазму и генерировать кратковременные всплески излучения, подобные солнечным вспышкам.
Более яркие вспышки, по-видимому, вызваны событиями магнитного пересоединения. Этот процесс происходит, когда линии магнитного поля сталкиваются, высвобождая энергию и ускоряя частицы до почти световой скорости, что приводит к интенсивным выбросам излучения.
Благодаря способности NIRCam наблюдать в двух длинах волн одновременно (2,1 и 4,8 микрон), ученые смогли сравнить, как меняется яркость вспышек в каждом диапазоне. К их удивлению, они обнаружили небольшую задержку в излучении света: события, зафиксированные на более короткой длине волны, происходили на несколько секунд раньше, чем на более длинной.
Эта временная задержка дает подсказки о физических процессах, происходящих вокруг черной дыры. Одно из возможных объяснений заключается в том, что частицы теряют энергию в течение вспышки, что приводит к более быстрому затуханию на коротких длинах волн.
Планы на будущее
Чтобы углубить изучение Стрельца A*, команда надеется провести более длительные и непрерывные наблюдения, идеально — в течение 24 часов подряд. Это поможет снизить уровень шума в данных и выявить еще более тонкие характеристики активности черной дыры.
«Когда речь идет о таких слабых вспышках, шум может быть проблемой, — объяснил Юсеф-Заде. — Если нам удастся наблюдать в течение 24 часов непрерывно, мы сможем значительно снизить этот шум и обнаружить паттерны, которые до сих пор оставались скрытыми. Было бы fascinating выяснить, повторяются ли эти вспышки циклически или они полностью случайны».
Это открытие не только проливает свет на природу черных дыр, но и открывает новые горизонты для изучения космоса.